[發明專利]一種基于金屬探針的太赫茲超分辨成像裝置及成像方法

有效

• 申請號: 201810520030.3
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108844914B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 劉偉偉;李帥;龔誠;蘇強
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 張耀

1.一種基于金屬探針的太赫茲超分辨成像裝置，其特征在于：在沿太赫茲波傳播的方向上依次有太赫茲輻射源(1)、太赫茲棱鏡(2)、金屬探針(3)、開有小孔的金屬擋板(4)、待成像樣品(5)、垂直度檢測模塊(6)、近場距離反饋模塊(7)、太赫茲探測器(8)；其中太赫茲棱鏡(2)與金屬探針(3)之間采用表面接觸式的Kretschmann耦合方式來激發起金屬探針(3)上的太赫茲表面等離激元；其中金屬探針(3)是任意一種金屬材料制成的錐形探針。

2.根據權利要求1所述的基于金屬探針的太赫茲超分辨成像裝置，其特征在于在金屬探針(3)的針尖與待成像樣品(5)之間的近場區域內設置所述的垂直度檢測模塊(6)與近場距離反饋模塊(7)，用來實時監測針尖與待成像樣品之間的距離，滿足進場條件的同時也保證樣品與針尖一直處于完全垂直狀態。

3.一種基于金屬探針的太赫茲超分辨成像方法，包括權利要求1-2所述的裝置，其特征在于：

首先，將太赫茲輻射源(1)輻射出的太赫茲波照射于太赫茲棱鏡(2)的前側表面，太赫茲波經太赫茲棱鏡(2)前側表面的折射后到達太赫茲棱鏡(2)的上表面；

然后，在太赫茲棱鏡(2)的上表面放置金屬探針(3)，金屬探針(3)與太赫茲棱鏡(2)之間采用Kretschmann耦合方式來激發太赫茲表面等離激元；

其次，太赫茲表面等離激元沿著金屬探針(3)向前傳播，在傳播方向上放置開有小孔的金屬擋板(4)以隔絕太赫茲棱鏡(2)后側面傳播的太赫茲信號；

再次，太赫茲信號以表面等離激元的形式傳輸至金屬探針(3)針尖處，針尖末端形成環形分布的太赫茲光斑；

最后，將待成像樣品(5)經二維電控平移臺固定于針尖末端近場區域內進行二維掃描，即可突破照明成像衍射極限從而實現超分辨成像。

4.根據權利要求3所述的基于金屬探針的太赫茲超分辨成像方法，其特征是：所述的超分辨成像為萬分之一波長的超分辨成像。

5.根據權利要求4所述的基于金屬探針的太赫茲超分辨成像方法，其特征是：所述的超分辨成像的分辨率取決于針尖尺寸及掃描步進位移，針尖越細成像的分辨率越高。